DE102019207050A1

DE102019207050A1 - Sensor arrangement and means of locomotion for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel of a means of locomotion

Info

Publication number: DE102019207050A1
Application number: DE102019207050.7A
Authority: DE
Inventors: Timo Koenig; Christian Dengler; Ingo Mauel; Simon Weissenmayer; Benjamin Hauck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19
Also published as: EP3739360A3; EP3739360A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Fortbewegungsmittel (80) zum Erfassen eines Ultraschallsignals im Bereich eines Rades (30) des Fortbewegungsmittels (80). Die Sensoranordnung umfasst: einen Ultraschallsensor (20) und eine Auswerteeinheit (10) umfassend einen Dateneingang (12) und einen Datenausgang (14), wobei der Ultraschallsensor (20) eingerichtet ist, derart im Bereich einer Radaufhängung (35) des Fortbewegungsmittels (80) quer zur Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels (80) angeordnet zu werden, dass eine Hauptachse (25) des Ultraschallsensors (20) im Wesentlichen in Richtung einer Berührfläche (45) des Rades (30) mit einer Fahrbahnoberfläche (40) ausgerichtet ist und Ultraschallsignale aus dem Bereich der Berührfläche (45) zwischen dem Rad (30) und der Fahrbahnoberfläche (40) zu erfassen und wobei die Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, in Verbindung mit dem Dateneingang (12) durch den Ultraschallsensor (20) erfasste Ultraschallsignale in Form eines Messsignals zu empfangen, das Messsignal zu verarbeiten, und in Verbindung mit dem Datenausgang (14) ein Ergebnis der Verarbeitung des Messsignals im Fortbewegungsmittel (80) zu verwenden.The present invention relates to a sensor arrangement and a means of transportation (80) for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel (30) of the means of transportation (80). The sensor arrangement comprises: an ultrasonic sensor (20) and an evaluation unit (10) comprising a data input (12) and a data output (14), the ultrasonic sensor (20) being set up in the area of a wheel suspension (35) of the means of locomotion (80) to be arranged transversely to the direction of travel of the means of locomotion (80), that a main axis (25) of the ultrasonic sensor (20) is oriented essentially in the direction of a contact surface (45) of the wheel (30) with a road surface (40) and ultrasonic signals from the area the contact surface (45) between the wheel (30) and the road surface (40) and wherein the evaluation unit (10) is set up in connection with the data input (12) to the ultrasonic signals recorded by the ultrasonic sensor (20) in the form of a measurement signal received, to process the measurement signal, and to use a result of the processing of the measurement signal in the means of transport (80) in connection with the data output (14) nd.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Fortbewegungsmittel zum Erfassen eines Ultraschallsignals im Bereich eines Rades des Fortbewegungsmittels.The present invention relates to a sensor arrangement and a means of transportation for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel of the means of transportation.

Aus dem Stand der Technik sind Fortbewegungsmittel bekannt, welche mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren für eine Umfelderfassung der Fortbewegungsmittel versehen sind. Zu diesem Zweck werden mittels der Ultraschallsensoren zunächst Ultraschallwellen in einen vordefinierten Bereich eines Umfeldes der Fortbewegungsmittel ausgesendet. Anhand der durch das Umfeld zu den Ultraschallsensoren reflektierten bzw. gestreuten Ultraschallwellen wird anschließend eine Laufzeit der Ultraschallwellen bestimmt. Auf Basis der Laufzeit der Ultraschallwellen kann schließlich ein Abstand der Fortbewegungsmittel zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel ermittelt werden. Eine auf diese Weise ermittelte Abstandsinformation zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel wird im Stand der Technik beispielsweise von Manövrierassistenzsystemen der Fortbewegungsmittel (z. B. Spurwechselassistent, Einparkassistent, usw.) empfangen und verwendet.Means of locomotion are known from the prior art which are provided with one or more ultrasonic sensors for detecting the surroundings of the means of locomotion. For this purpose, the ultrasonic sensors are used to first emit ultrasonic waves into a predefined area of an area surrounding the means of transport. A transit time of the ultrasonic waves is then determined on the basis of the ultrasonic waves reflected or scattered by the surroundings to the ultrasonic sensors. On the basis of the transit time of the ultrasonic waves, a distance between the means of transport and objects in the vicinity of the means of transport can finally be determined. Distance information determined in this way to objects in the vicinity of the means of locomotion is received and used in the prior art, for example by maneuvering assistance systems of the means of locomotion (e.g. lane change assistant, parking assistant, etc.).

Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik teilautonom und/oder autonom fahrende Fortbewegungsmittel bekannt, welche zur Gewährleistung eines sicheren Fahrbetriebs, zusätzliche Informationen über Zustände aktuell befahrener Straßen (z. B. Nässe, Fahrbahnunebenheiten) bei der Steuerung der Fortbewegungsmittel berücksichtigen.Furthermore, semi-autonomous and / or autonomously driving means of transport are known from the prior art, which take into account additional information about the states of currently used roads (e.g. wetness, uneven road surfaces) when controlling the means of transport in order to ensure safe driving.

DE102015106408A1 beschreibt eine Sensoranordnung zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn, welche eingerichtet ist, während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn ein Auftreffen von Wasser auf eine Radlaufverkleidung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. DE102015106408A1 describes a sensor arrangement for detecting a state of a roadway, which is set up to detect the impact of water on a wheel arch lining of the motor vehicle while a motor vehicle is driving on the roadway.

DE102015106401 beschreibt eine Sensoranordnung zum Erkennen eines Zustands einer Fahrbahn, welche eingerichtet ist, während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn ein Auftreffen von Wasser auf eine Radlaufverkleidung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei zwei Ultraschallsensoren eingesetzt werden, die in einem Abstand zueinander an oder in der Radlaufverkleidung angeordnet sind. DE102015106401 describes a sensor arrangement for detecting a state of a roadway, which is set up to detect the impact of water on a wheel arch lining of the motor vehicle while a motor vehicle is driving on the roadway, wherein two ultrasonic sensors are used which are spaced apart on or in the wheel arch lining are arranged.

DE102015106402 offenbart eine Anordnung eines Ultraschallsensors, welcher auf einen Bereich zwischen einer Reifenlauffläche und einem Fahrbahnbelag gerichtet ist, zur Bestimmung einer Feuchtigkeit, wobei der Ultraschallsensor an einer Unterbodenverkleidung eines Fahrzeuges angeordnet ist. DE102015106402 discloses an arrangement of an ultrasonic sensor, which is directed to an area between a tire tread and a road surface, for determining moisture, wherein the ultrasonic sensor is arranged on an underbody lining of a vehicle.

DE102014215440A1 offenbart ein System zum Messen einer Achslast, bei welchem ein Ultraschallsensor an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet ist. DE102014215440A1 discloses a system for measuring an axle load in which an ultrasonic sensor is arranged on an underbody of a vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensoranordnung zum Erfassen eines Ultraschallsignals im Bereich eines Rades eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Die Sensoranordnung umfasst einen Ultraschallsensor und eine Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit einen Dateneingang und einen Datenausgang aufweist und Bestandteil eines bestehenden Steuergerätes des Fortbewegungsmittels oder ein eigenständiges Steuergerät oder ein Bestandteil des Ultraschallsensors selbst sein kann. Der Ultraschallsensor ist eingerichtet, derart im Bereich einer Radaufhängung des Fortbewegungsmittels quer zur Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels angeordnet zu werden, dass eine Hauptachse des Ultraschallsensors im Wesentlichen in Richtung einer Berührfläche des Rades mit einer Fahrbahnoberfläche ausgerichtet ist. Der Ultraschallsensor ist weiter eingerichtet, Ultraschallsignale aus dem Bereich der Berührfläche zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche zu erfassen. Die Ausrichtung der Hauptachse des Ultraschallsensors quer zur Fahrtrichtung soll so verstanden werden, dass die Hauptachse im Wesentlichen in einer Ebene liegt, welche durch eine Querachse (y-Achse) und eine Hochachse (z-Achse) des Fortbewegungsmittels ausgebildet wird. Bevorzugt kann der Ultraschallsensor in einem Bereich des Fortbewegungsmittels angeordnet sein, der außerhalb eines Hauptspritzwasserbereichs des Rades bzw. außerhalb eines Radkastenbereichs des Fortbewegungsmittels liegt. Dieser Bereich kann des Weiteren ein Bereich einer gefederten oder einer ungefederten Masse des Fortbewegungsmittels sein. Weiter bevorzugt kann die Ausrichtung der Hauptachse des Ultraschallsensors innerhalb der oben beschriebenen Ebene derart erfolgen, dass die Hauptachse nach unten (d. h. in negativer Richtung der z-Achse) geneigt ist, so dass die Hauptachse des Ultraschallsensors in Richtung der Berührfläche des Rades mit der Fahrbahnoberfläche ausgerichtet ist. Auf diese Weise lassen sich durch das Rad erzeugte Abrollgeräusche weitestgehend unbeeinflusst von externen Störeinflüssen und mit einem relativ hohen Signal-Rauschabstand erfassen, da zum einen Geräusche aus dem Umfeld des Fortbewegungsmittels (zum Beispiel durch ein überholendes, weiteres Fortbewegungsmittel) durch das Rad zumindest teilweise abgeschirmt werden und da zum anderen aufspritzendes Wasser bei einer nassen Fahrbahn im Wesentlichen nicht direkt auf den Ultraschallsensor trifft. Aufgrund einer dadurch erreichten hohen Qualität des Messsignals kann insbesondere ein im Fortbewegungsmittel ausgeführtes Verfahren zum Ermitteln eines Reifenzustandes des Rades und/oder zum Ermitteln eines Straßenzustandes (trocken, feucht, nass, vereist, verschneit, raue Oberfläche, glatte Oberfläche usw.) verbessert werden, da bereits eine geringe vorhandene Feuchtigkeitsmenge auf einer Fahrbahnoberfläche auf Basis der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoranordnung ermittelt werden kann.According to a first aspect of the present invention, a sensor arrangement for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel of a means of locomotion is proposed. The sensor arrangement comprises an ultrasonic sensor and an evaluation unit, the evaluation unit having a data input and a data output and being part of an existing control device of the means of locomotion or an independent control device or part of the ultrasound sensor itself. The ultrasonic sensor is designed to be arranged in the area of a wheel suspension of the means of locomotion transversely to the direction of travel of the means of locomotion such that a main axis of the ultrasonic sensor is oriented essentially in the direction of a contact surface of the wheel with a road surface. The ultrasonic sensor is further designed to detect ultrasonic signals from the area of the contact surface between the wheel and the road surface. The alignment of the main axis of the ultrasonic sensor transversely to the direction of travel should be understood to mean that the main axis lies essentially in a plane which is formed by a transverse axis (y-axis) and a vertical axis (z-axis) of the means of transport. The ultrasonic sensor can preferably be arranged in an area of the means of locomotion which is outside a main splash water area of the wheel or outside a wheel arch area of the means of locomotion. This area can furthermore be an area of a sprung or an unsprung mass of the means of locomotion. More preferably, the main axis of the ultrasonic sensor can be aligned within the plane described above in such a way that the main axis is inclined downward (ie in the negative direction of the z-axis) so that the main axis of the ultrasonic sensor is in the direction of the contact surface of the wheel with the road surface is aligned. In this way, rolling noises generated by the wheel can be recorded largely unaffected by external interference and with a relatively high signal-to-noise ratio, since on the one hand noises from the surroundings of the means of transport (for example, by another means of transport overtaking) are at least partially shielded by the wheel and on the other hand, splashing water on a wet road essentially does not hit the ultrasonic sensor directly. Due to a high quality of the measurement signal achieved in this way, in particular, a method implemented in the means of locomotion for determining a tire condition of the wheel and / or for determining a road condition (dry, damp, wet, icy, snowy, rough surface, smooth surface, etc.) can be improved because even a small amount of moisture present on a road surface can be determined on the basis of the ultrasonic sensor arrangement according to the invention.

Außerdem hat die erfindungsgemäße Anordnung und Ausrichtung des Ultraschallsensors im Zusammenhang mit einem lenkbaren Rad den Vorteil, dass ein Einfluss eines jeweiligen Lenkwinkels des Rades auf das Erfassen der Fahrgeräusche im Vergleich zu einer Anordnung des Ultraschallsensors im Radkastenbereich minimiert werden kann. Dies liegt darin begründet, dass die Hauptachse bzw. die Haupterfassungsrichtung des Ultraschallsensors direkt auf die Ultraschallquelle gerichtet sind, nämlich der Berührfläche zwischen der Fahrbahn und dem Rad, wodurch eine Auslenkung des Rades den Raum zwischen der Ultraschallquelle und dem Ultraschallsensor nur wenig beeinflusst. In addition, the inventive arrangement and alignment of the ultrasonic sensor in connection with a steerable wheel has the advantage that the influence of a respective steering angle of the wheel on the detection of driving noises can be minimized compared to an arrangement of the ultrasonic sensor in the wheel arch area. This is due to the fact that the main axis or the main detection direction of the ultrasonic sensor is directed directly at the ultrasonic source, namely the contact surface between the roadway and the wheel, whereby a deflection of the wheel only slightly affects the space between the ultrasonic source and the ultrasonic sensor.

Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder berechnete Daten für eine nachfolgende Verarbeitung durch die Auswerteeinheit abgelegt werden können. Ferner ist die Auswerteeinheit eingerichtet, in Verbindung mit dem Dateneingang durch den Ultraschallsensor erfasste Ultraschallsignale in Form eines Messsignals zu empfangen, das Messsignal zu verarbeiten und in Verbindung mit dem Datenausgang ein Ergebnis der Verarbeitung des Messsignals im Fortbewegungsmittel zu verwenden. Zu diesem Zweck kann der Dateneingang der Auswerteeinheit beispielsweise über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit dem Ultraschallsensor verbunden sein. Darüber hinaus kann der Datenausgang der Auswerteeinheit über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels mit einem oder mehreren Steuergeräten des Fortbewegungsmittels verbunden sein, welche eingerichtet sein können, das Ergebnis der Verarbeitung des Messsignals zu empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ergebnis auch durch die Auswerteeinheit selbst verarbeitet werden.The evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like and information technology connected to an internal and / or external memory unit, in which data received and / or calculated by the evaluation unit for subsequent processing can be stored by the evaluation unit. Furthermore, the evaluation unit is set up to receive ultrasonic signals detected by the ultrasonic sensor in connection with the data input in the form of a measurement signal, to process the measurement signal and to use a result of the processing of the measurement signal in the means of transportation in connection with the data output. For this purpose, the data input of the evaluation unit can be connected to the ultrasonic sensor for information technology, for example via an on-board network of the means of transport. In addition, the data output of the evaluation unit can be connected to one or more control devices of the means of transport via the vehicle electrical system of the means of transport, which control devices can be set up to receive the result of the processing of the measurement signal. Alternatively or additionally, the result can also be processed by the evaluation unit itself.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Sensoranordnung des Weiteren einen Beschleunigungssensor, wobei der Beschleunigungssensor ein Bestandteil des Ultraschallsensors selbst oder ein eigenständiger Sensor sein kann. Der Beschleunigungssensor ist eingerichtet, im Bereich der ungefederten Masse im Umfeld des Ultraschallsensors angeordnet zu werden. Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit ist zusätzlich eingerichtet, ein Signal des Beschleunigungssensors zu empfangen und das Signal bei der Verarbeitung des Messsignals des Ultraschallsensors zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinheit beispielsweise über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit dem Beschleunigungssensor verbunden sein. Das Signal des Beschleunigungssensors kann insbesondere durch den Beschleunigungssensor erfasste Vibrationen im Bereich der ungefederten Masse des Fortbewegungsmittels repräsentieren, welche durch die Auswerteeinheit u. a. dazu genutzt werden können, um unerwünschte Einflüsse dieser Vibrationen auf das Messsignal des Ultraschallsensors im Messsignal zumindest teilweise zu kompensieren. Auf diese Weise lässt sich die Qualität des Messsignals und somit ggf. auch eine Zuverlässigkeit des Ergebnisses der Verarbeitung des Messsignals entsprechend verbessern. Für den Fall, dass der Beschleunigungssensor kein integraler Bestandteil des Ultraschallsensors selbst ist, kann der Ultraschallsensor wahlweise im Bereich der ungefederten Masse oder im Bereich der gefederten Masse des Fortbewegungsmittels angeordnet sein. In beiden Fällen kann das Signal des Beschleunigungssensors vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Verarbeitung des Messsignals des Ultraschallsensors verwendet werden.In an advantageous embodiment of the present invention, the sensor arrangement furthermore comprises an acceleration sensor, wherein the acceleration sensor can be a component of the ultrasonic sensor itself or an independent sensor. The acceleration sensor is designed to be arranged in the area of the unsprung mass in the vicinity of the ultrasonic sensor. The evaluation unit according to the invention is also set up to receive a signal from the acceleration sensor and to take the signal into account when processing the measurement signal from the ultrasonic sensor. For this purpose, the evaluation unit can be connected to the acceleration sensor in terms of information technology, for example via the vehicle electrical system of the means of locomotion. The signal of the acceleration sensor can in particular represent vibrations detected by the acceleration sensor in the area of the unsprung mass of the means of locomotion, which the evaluation unit u. a. can be used to at least partially compensate for undesired influences of these vibrations on the measurement signal of the ultrasonic sensor in the measurement signal. In this way, the quality of the measurement signal and thus possibly also the reliability of the result of the processing of the measurement signal can be improved accordingly. In the event that the acceleration sensor is not an integral part of the ultrasonic sensor itself, the ultrasonic sensor can optionally be arranged in the area of the unsprung mass or in the area of the sprung mass of the means of locomotion. In both cases, the signal from the acceleration sensor can advantageously be used in connection with processing the measurement signal from the ultrasonic sensor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Auswerteeinheit eingerichtet ist, im Zuge des Verarbeitens des Messsignals eine Information über einen aktuellen Höhenstand des Fortbewegungsmittels zu ermitteln. Hierfür kann der Ultraschallsensor bevorzugt derart am Fortbewegungsmittel angeordnet werden, dass er sich im Bereich der gefederten Masse des Fortbewegungsmittels befindet und dass er neben der Berührfläche des Rades mit der Fahrbahn die Fahrbahnoberfläche deutlich als Objekt erfassen kann. Durch ein Aussenden eines Ultraschallanregungssignals durch den Ultraschallsensor und ein Erfassen der durch die Fahrbahnoberfläche reflektierten bzw. gestreuten Anteile dieses Signals kann auf Basis einer Berechnung einer Laufzeit des Signals ein jeweiliger Abstand des Ultraschallsensors zur Fahrbahnoberfläche in der Auswerteeinheit ermittelt werden. Anschließend kann aus einem Wert für den ermittelten Abstand die Information über den Höhenstand des Fortbewegungsmittels abgeleitet werden. Auf diese Weise kann ein separater (z. B. mechanischer) Höhenstandssensor für das Fortbewegungsmittel entfallen, wodurch Kosten eingespart werden können. Die Information über den Höhenstand des Fortbewegungsmittels kann anschließend beispielsweise für eine automatische Höheneinstellung von Scheinwerfern des Fortbewegungsmittels verwendet werden. Darüber hinaus kann auf Basis dieser Information ein aktives Fahrwerk eingestellt und/oder ein Gewicht des Fortbewegungsmittels ermittelt werden. Für den Fall, dass eine Genauigkeit der Berechnung des Abstandes bzw. des Höhenstandes nicht ausreichen sollte, kann durch eine Anordnung eines zweiten Ultraschallsensors im Umfeld des ersten Ultraschallsensors auf Basis einer Trilateration ein genauerer Wert für den Höhenstand des Fortbewegungsmittels berechnet werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the evaluation unit is set up to determine information about a current altitude of the means of locomotion in the course of processing the measurement signal. For this purpose, the ultrasonic sensor can preferably be arranged on the means of transport in such a way that it is located in the area of the sprung mass of the means of transport and that it can clearly detect the road surface as an object next to the contact surface of the wheel with the roadway. By sending an ultrasonic excitation signal by the ultrasonic sensor and detecting the portions of this signal reflected or scattered by the road surface, a respective distance between the ultrasonic sensor and the road surface can be determined in the evaluation unit on the basis of a calculation of a transit time of the signal. The information about the height of the means of transport can then be derived from a value for the determined distance. In this way, a separate (for example mechanical) level sensor for the means of locomotion can be omitted, as a result of which costs can be saved. The information about the height of the means of transport can then, for example, for an automatic height adjustment of Headlights of the means of transport are used. In addition, based on this information, an active chassis can be set and / or the weight of the means of locomotion can be determined. In the event that the accuracy of the calculation of the distance or the height should not be sufficient, a more precise value for the height of the means of transport can be calculated by arranging a second ultrasonic sensor in the vicinity of the first ultrasonic sensor on the basis of trilateration.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Ultraschallsensor eingerichtet, Ultraschallsignale zu erfassen, welche im Wesentlichen nur durch den Fahrbahnkontakt des Rades während einer Fahrt des Fortbewegungsmittels erzeugt werden. Eine solche Art der Ultraschallsignalerfassung kann insbesondere in solchen Zeiträumen stattfinden, in denen durch den Ultraschallsensor ausgesendete Anregungssignale und/oder aus dem Umfeld des Ultraschallsensors reflektierte Anteile der Anregungssignale im Wesentlichen soweit abgeklungen sind, dass diese ein für eine Verarbeitung des Messsignals erforderliches Signal-Rauschverhältnis nicht oder nur unwesentlich negativ beeinflussen. Ein in einem solchen Zeitraum erzeugtes Messsignal des Ultraschallsensors kann besonders vorteilhaft für die oben beschriebene Straßen- und/oder Reifenzustandsbestimmung im Fortbewegungsmittel verwendet werden. Um ein schnelles Abklingen des Anregungssignals zum Zwecke einer weiteren Erhöhung der Messwiederholrate zu erreichen, kann darüber hinaus eine Amplitude und/oder eine Dauer des durch den Ultraschallsensor ausgesendeten Anregungssignals verringert werden. Bevorzugt können die Messwiederholrate des Ultraschallsensors und/oder die Amplitude des Anregungssignals und/oder die Dauer des Anregungssignals in Abhängigkeit einer Entfernung des Ultraschallsensors zur Berührfläche des Rades mit der Fahrbahnoberfläche manuell und/oder automatisch angepasst werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the ultrasonic sensor is set up to detect ultrasonic signals which are essentially only generated by the road contact of the wheel while the vehicle is traveling. Such a type of ultrasonic signal acquisition can take place in particular in those time periods in which the excitation signals transmitted by the ultrasonic sensor and / or components of the excitation signals reflected from the environment of the ultrasonic sensor have essentially decayed to such an extent that they do not have a signal-to-noise ratio required for processing the measurement signal or only marginally negatively affect it. A measurement signal of the ultrasonic sensor generated in such a time period can be used particularly advantageously for the above-described road and / or tire condition determination in the means of transport. In order to achieve a rapid decay of the excitation signal for the purpose of further increasing the measurement repetition rate, an amplitude and / or a duration of the excitation signal emitted by the ultrasonic sensor can also be reduced. The measurement repetition rate of the ultrasonic sensor and / or the amplitude of the excitation signal and / or the duration of the excitation signal can preferably be adjusted manually and / or automatically as a function of a distance of the ultrasonic sensor from the contact surface of the wheel with the road surface.

Alternativ oder zusätzlich kann der Ultraschallsensor eingerichtet sein, Ultraschallsignale zu erfassen, welche im Wesentlichen nur durch die Fahrbahnoberfläche und/oder durch das Rad reflektierte Ultraschallechos des zuvor ausgesendeten Anregungssignals des Ultraschallsensors repräsentieren. Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausrichtung des Ultraschallsensors bietet in diesem Zusammenhang eine Mehrzahl nachfolgend beschriebener Vorteile. Zum einen wirkt das Rad des Fortbewegungsmittels auch in diesem Fall abschirmend gegenüber unerwünschten Ultraschallsignalen aus dem Umfeld des Fortbewegungsmittels. Zum anderen kann eine Messwiederholrate des Ultraschallsensors im Vergleich zu einer herkömmlichen Verwendung des Ultraschallsensors im Zusammenhang mit einer Umfelderfassung erhöht werden. Dies liegt darin begründet, dass das Anregungssignal aufgrund des geringen Abstandes zwischen dem Ultraschallsensor und dem Rad bzw. der Fahrbahnoberfläche eine sehr kurze Laufzeit bis zum Erfassen der reflektierten Anteile des Anregungssignals im Ultraschallsensor aufweisen kann. D. h., dass jeweilige Messungen des Ultraschallsensors auf Basis des Anregungssignals entsprechend häufiger durchgeführt werden können. Darüber hinaus bietet der im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels ausgerichtete Ultraschallsensor den Vorteil, dass durch das Anregungssignal erzeugte Bodenechos auch bei hoher Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels besonders gut erfasst werden können, da ein Einfluss des Dopplereffektes auf diese Signale auf diese Weise reduziert werden kann. Durch eine damit einhergehende geringe Frequenzverschiebung zwischen der Frequenz des Anregungssignals und der Frequenz des erfassten reflektierten Anregungssignals kann der Ultraschallsensor Ultraschallsignale sowohl mit der Eigenfrequenz des Ultraschallsensors senden, als auch empfangen. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Bodenechos auch die Rauigkeit der Fahrbahnoberfläche erfasst werden. Da Wasser in flüssiger oder gefrorener Form die Poren der Fahrbahnoberfläche verschließen und somit eine Rauigkeit der Oberfläche Verändern kann, ist es möglich, auf Basis des Messsignals zwischen einer trockenen und/oder nassen und/oder verschneiten und/oder vereisten Fahrbahn unterschieden zu können. Auch unebene Fahrbahnoberflächen (z. B. Schotterstraßen) lassen sich auf diese Weise von asphaltierten oder betonierten Fahrbahnen unterscheiden.As an alternative or in addition, the ultrasonic sensor can be set up to detect ultrasonic signals which essentially only represent ultrasonic echoes of the previously transmitted excitation signal of the ultrasonic sensor that are reflected by the road surface and / or by the wheel. The arrangement and alignment of the ultrasonic sensor according to the invention offers a number of advantages described below in this context. On the one hand, the wheel of the means of locomotion also has a shielding effect in this case against undesired ultrasonic signals from the surroundings of the means of locomotion. On the other hand, a measurement repetition rate of the ultrasonic sensor can be increased in comparison to a conventional use of the ultrasonic sensor in connection with a detection of the surroundings. This is due to the fact that the excitation signal, due to the small distance between the ultrasonic sensor and the wheel or the road surface, can have a very short transit time until the reflected components of the excitation signal are detected in the ultrasonic sensor. This means that respective measurements of the ultrasonic sensor can be carried out correspondingly more frequently on the basis of the excitation signal. In addition, the ultrasonic sensor, which is essentially oriented transversely to the direction of travel of the means of transport, offers the advantage that ground echoes generated by the excitation signal can be detected particularly well even at high speed of the means of transport, since the influence of the Doppler effect on these signals can be reduced in this way. Due to a small frequency shift associated therewith between the frequency of the excitation signal and the frequency of the detected, reflected excitation signal, the ultrasonic sensor can both send and receive ultrasonic signals with the natural frequency of the ultrasonic sensor. In addition, the roughness of the road surface can also be recorded with the aid of the ground echoes. Since water in liquid or frozen form can close the pores of the road surface and thus change the roughness of the surface, it is possible to distinguish between a dry and / or wet and / or snow-covered and / or icy road on the basis of the measurement signal. Even uneven road surfaces (e.g. gravel roads) can be distinguished from asphalt or concrete roads in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Auswerteeinheit weiter eingerichtet, durch einen Abgleich des Messsignals mit einem vordefinierten Referenzsignal eine Störung des Ultraschallsensors zum Beispiel aufgrund einer Verschmutzung und/oder einer Beschädigung einer Membran des Ultraschallsensors zu ermitteln. Das Referenzsignal kann beispielsweise in der Entwicklungsphase des Fortbewegungsmittels durch ein fehlerfreies Entwicklungsfahrzeug erzeugt und während der Produktionsphase des Fortbewegungsmittels in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt werden. Des Weiteren können in der Speichereinheit ein oder mehrere Schwellenwerte für eine zulässige Abweichung des Messsignals vom Referenzsignal abgelegt sein. Für den Fall, dass die Auswerteeinheit im Zuge des Abgleichens des Messsignals mit dem Referenzsignal eine Überschreitung eines oder mehrerer Schwellenwerte für die zulässige Abweichung ermittelt, kann von einem Fehlerzustand des Ultraschallsensors ausgegangen werden. Eine Information über einen solchen Fehlerzustand kann durch die Auswerteeinheit in Form eines Signals über das Bordnetz an ein weiteres Steuergerät (z. B. Bordcomputersystem und/oder Kombiinstrument) übertragen werden, welches wiederum eingerichtet sein kann, im Ansprechen auf einen Empfang der Information über den Fehlerzustand eine Warnmeldung im Fortbewegungsmittel auszugeben.In a further advantageous embodiment of the present invention, the evaluation unit is further set up to determine a malfunction of the ultrasonic sensor, for example due to contamination and / or damage to a membrane of the ultrasonic sensor, by comparing the measurement signal with a predefined reference signal. The reference signal can be generated, for example, in the development phase of the means of transport by a fault-free development vehicle and stored in the memory unit connected to the evaluation unit during the production phase of the means of transport. Furthermore, one or more threshold values for a permissible deviation of the measurement signal from the reference signal can be stored in the memory unit. In the event that the evaluation unit determines that one or more threshold values for the permissible deviation have been exceeded in the course of comparing the measurement signal with the reference signal, an error state of the ultrasonic sensor can be assumed. Information about such a fault condition can be transmitted by the evaluation unit in the form of a signal via the on-board network to another control unit (e.g. on-board computer system and / or instrument cluster) which in turn can be set up to output a warning message in the means of transport in response to receipt of the information about the error state.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel zum Erfassen eines Ultraschallsignals im Bereich eines Rades des Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel umfasst eine erfindungsgemäße Sensoranordnung, ein Fahrgestell, ein Fahrwerk, eine Karosserie und eine Mehrzahl von Rädern, wobei ein oder mehrere Ultraschallsensoren der Sensoranordnung eingerichtet sind, derart quer zur Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels am Fahrgestell oder am Fahrwerk oder an der Karosserie des Fortbewegungsmittels angeordnet zu werden, dass jeweilige Hauptachsen der jeweiligen Ultraschallsensoren im Wesentlichen in Richtung einer Berührfläche eines jeweiligen Rades der Mehrzahl von Rädern mit einer Fahrbahnoberfläche ausgerichtet sind.According to a second aspect of the present invention, a means of locomotion for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel of the means of locomotion is proposed. The means of locomotion comprises a sensor arrangement according to the invention, a chassis, a running gear, a body and a plurality of wheels, one or more ultrasonic sensors of the sensor arrangement being set up in such a way that they are arranged transversely to the direction of travel of the means of transport on the chassis or on the chassis or on the body of the means of transport be that respective main axes of the respective ultrasonic sensors are aligned essentially in the direction of a contact surface of a respective wheel of the plurality of wheels with a road surface.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Fortbewegungsmittel weiter eine Ausgabeeinheit, welche beispielsweise ein Display eines Bordcomputersystems und/oder eines Kombiinstruments des Fortbewegungsmittels sein kann, wobei die Ausgabeeinheit eingerichtet ist, ein Ergebnis einer Verarbeitung durch eine Auswerteeinheit der Sensoranordnung im Fortbewegungsmittel auszugeben. Das Ergebnis der Verarbeitung kann bevorzugt jeweilige Rauschpegelwerte repräsentieren, welche durch den oder die Ultraschallsensoren der Sensoranordnung beim Erfassen von Ultraschallsignalen erzeugt werden. Eine Ausgabe des Ergebnisses der Verarbeitung kann beispielsweise in Form eines im Display dargestellten Fortbewegungsmittels (bevorzugt in einer Draufsicht) erfolgen, wobei insbesondere die Räder des Fortbewegungsmittels deutlich erkennbar sein sollten. Die durch die Mehrzahl von Ultraschallsensoren erzeugten Messsignale können durch die Auswerteeinheit in geeigneter Wiese vorverarbeitet werden (z.B. durch Filterung, Skalierung, Plausibilisierung, usw.) und in vorverarbeiteter Form anschließend an das Bordcomputercomputersystem und/oder das Kombiinstrument übertragen werden. Dort kann auf Basis einer jeweiligen Höhe der Rauschpegelwerte eine mit der jeweiligen Höhe korrespondierende Darstellung im Display erzeugt werden. Alternativ kann die Auswerteeinheit auch auf direktem Wege mit dem Display verbunden sein und die erfindungsgemäßen Informationen selbst im Display zur Anzeige bringen. So ist es zum Beispiel denkbar, die im Display dargestellten Räder in Abhängigkeit einer jeweiligen Höhe der empfangenen Rauschpegelwerte in ihrer Helligkeit und/oder Farbe und/oder Form und/oder Größe anzupassen. Dies erfolgt bevorzugt derart, dass jedes im Display dargestellte Rad jeweils denjenigen Rauschpegelwert repräsentiert, der durch die mit den jeweiligen Rädern korrespondierenden Ultraschallsensoren im Bereich der jeweiligen Räder erfasst wurden. Ein geringer Rauschpegelwert in den Messsignalen kann beispielsweise mit einem dunkel dargestellten Rad im Display einhergehen, während ein hoher Rauschpegelwert beispielsweise durch ein hell dargestelltes Rad repräsentiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anpassung einer Farbe der Räder im Display derart erfolgen, dass ein geringer Rauschpegelwert zu einer Darstellung eines grau eingefärbten Rades führt, während ein hoher Rauschpegel zur Darstellung eines rot eingefärbten Rades führt. Alternativ zur Veränderung der Darstellung der gesamten Räder kann auch nur ein Teilbereich der Dargestellten Räder bzgl. der Helligkeit und/oder Farbe und/oder Form und/oder Größe in Übereinstimmung mit den jeweiligen Rauschpegelwerten verändert werden. Durch eine solche Visualisierung der durch die jeweiligen Ultraschallsensoren gemessenen Rauschpegel wird ein Fahrer des Fortbewegungsmittels in die Lage versetzt, einen aktuellen Straßenzustand im Detail bewerten zu können. Da eine Höhe der jeweiligen Rauschpegel i.d.R. in einem direkten Verhältnis zu einer Höhe einer Gefährdung durch ein Aufschwimmen der Räder bei nasser Fahrbahn steht, kann der Fahrer eine solche Gefährdung auf Basis der erfindungsgemäßen Darstellung unmittelbar selbst abschätzen. Eine solche detaillierte Überwachungsmöglichkeit kann insbesondere für einen Fahrer eines Motorsportfahrzeugs vorteilhaft sein.In an advantageous embodiment of the present invention, the means of transport further comprises an output unit, which can be, for example, a display of an on-board computer system and / or a combination instrument of the means of transport, the output unit being set up to output a result of processing by an evaluation unit of the sensor arrangement in the means of transport. The result of the processing can preferably represent respective noise level values which are generated by the ultrasonic sensor (s) of the sensor arrangement during the acquisition of ultrasonic signals. The result of the processing can be output, for example, in the form of a means of locomotion shown in the display (preferably in a top view), in which case the wheels of the means of locomotion in particular should be clearly recognizable. The measurement signals generated by the plurality of ultrasonic sensors can be preprocessed in a suitable manner by the evaluation unit (e.g. by filtering, scaling, plausibility checking, etc.) and then transmitted in preprocessed form to the on-board computer system and / or the instrument cluster. There, on the basis of a respective height of the noise level values, a representation corresponding to the respective height can be generated in the display. Alternatively, the evaluation unit can also be connected directly to the display and can display the information according to the invention itself in the display. For example, it is conceivable to adapt the brightness and / or color and / or shape and / or size of the wheels shown in the display as a function of the respective height of the received noise level values. This is preferably done in such a way that each wheel shown in the display represents that noise level value that was recorded by the ultrasonic sensors corresponding to the respective wheels in the area of the respective wheels. A low noise level value in the measurement signals can be accompanied, for example, by a wheel shown dark in the display, while a high noise level value can be represented, for example, by a wheel shown lightly. Alternatively or additionally, a color of the wheels in the display can be adapted in such a way that a low noise level value leads to a display of a gray colored wheel, while a high noise level leads to a display of a red colored wheel. As an alternative to changing the display of the entire wheels, it is also possible to change only a partial area of the displayed wheels with regard to the brightness and / or color and / or shape and / or size in accordance with the respective noise level values. Such a visualization of the noise level measured by the respective ultrasonic sensors enables a driver of the means of transport to be able to evaluate a current road condition in detail. Since a height of the respective noise level is usually is in a direct relationship to the level of a hazard caused by the wheels floating up when the road surface is wet, the driver can directly estimate such a hazard on the basis of the illustration according to the invention. Such a detailed monitoring option can be particularly advantageous for a driver of a motor sports vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Auswerteeinheit eingerichtet, einen Fahrer des Fortbewegungsmittels bei einer Überschreitung eines vordefinierten Schwellenwertes durch jeweilige Rauschpegelwerte mittels eines optischen und/oder haptischen und/oder akustischen Hinweises im Fortbewegungsmittel über die Überschreitung zu informieren. Auf diese Weise ist keine permanente Überwachung der Fahrzeugdarstellung durch den Fahrer erforderlich. Stattdessen kann er mittels der Ausgabe des Hinweises frühzeitig über sich verändernde Straßen- und/oder Reifenzustände informiert werden. Jeweilige Schwellenwerte können ebenfalls in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Ein optischer Hinweis kann beispielsweise durch ein teil- oder vollflächiges Einfärben des Displays beim Überschreiten eines Schwellenwertes erfolgen. Ein akustischer Hinweis kann beispielsweise durch Ausgaben eines Warntons über ein Audiosystem des Fortbewegungsmittels erfolgen, während ein haptischer Hinweis u. a. durch eine Lenkradvibration realisiert werden kann.In a further advantageous embodiment of the present invention, the evaluation unit is set up to inform a driver of the means of locomotion when a predefined threshold value is exceeded by respective noise level values by means of an optical and / or haptic and / or acoustic indication in the means of locomotion. In this way, no permanent monitoring of the vehicle display by the driver is required. Instead, he can be informed about changing road and / or tire conditions at an early stage by means of the output of the notice. The respective threshold values can also be stored in the memory unit connected to the evaluation unit. A visual indication can be given, for example, by coloring the display over part or all of the surface when a threshold value is exceeded. An acoustic notice can be given, for example, by outputting a warning tone via an audio system of the means of transport, while a haptic notice u. a. can be realized by a steering wheel vibration.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Übersicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel;
2 eine schematische Übersicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel; und
3 ein Beispiel für eine Verwendung eines Ausgangssignals einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Display eines Fortbewegungsmittels.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show:

1 a schematic overview of a first embodiment of a sensor arrangement according to the invention in connection with a means of locomotion;
2 a schematic overview of a second embodiment of a sensor arrangement according to the invention in connection with a means of locomotion; and
3 an example of the use of an output signal of a sensor arrangement according to the invention in connection with a display of a means of locomotion.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Übersicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Die Sensoranordnung umfasst einen Ultraschallsensor 20, welcher im Bereich eines unteren Querlenkers einer Radaufhängung 35 eines Rades 30 des Fortbewegungsmittels 80 im Bereich der ungefederten Masse des Fortbewegungsmittels 80 angeordnet ist. Der Ultraschallsensor 20 ist derart am Fortbewegungsmittel 80 ausgerichtet, dass dessen Hauptachse 25 eine Berührfläche 45 des Rades 30 mit einer Fahrbahn 40 schneidet. Auf diese Weise ist der Ultraschallsensor 20 eingerichtet, durch den Kontakt des Rades 30 mit der Fahrbahnoberfläche 40 erzeugte Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels 80 zu erfassen und diese in ein analoges Messsignal zu wandeln. Das analoge Messsignal wird anschließend durch einen in den Ultraschallsensor 20 integrierten A/D-Wandler in ein digitales Messsignal gewandelt. Die Sensoranordnung umfasst darüber hinaus eine Auswerteeinheit 10, welche hier ein Mikrocontroller ist und welche über einen Dateneingang 12 und einen Datenausgang 14 verfügt. Mittels des Dateneingangs 12 ist die Auswerteeinheit 10 über ein CAN-Bussystem des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch mit dem Ultraschallsensor 20 verbunden. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, dass durch den Ultraschallsensor 20 erzeugte digitale Messsignal über das CAN-Bussystem vom Ultraschallsensor 20 zu empfangen. Ebenfalls über das CAN-Bussystem ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einem Beschleunigungssensor 60 verbunden, welcher in der Nähe des Ultraschallsensors 20 ebenfalls am unteren Querlenker der Radaufhängung 35 angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor 60 ist insbesondere eingerichtet, durch einen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels 80 verursachte Vibrationen am unteren Querlenker aufzunehmen und ein diese Vibrationen repräsentierendes digitales Signal an die Auswerteeinheit 10 zu übertragen. Die Auswerteeinheit 10 ist auf Basis des Signals des Beschleunigungssensors 60 in der Lage, Einflüsse der oben beschriebenen Vibrationen auf das Messsignal des Ultraschallsensors 20 weitestgehend zu kompensieren. Die Auswerteeinheit 10 ist darüber hinaus in Verbindung mit dem Datenausgang 14 in der Lage, das auf diese Weise verarbeitete Messsignal des Ultraschallsensors 20 an ein informationstechnisch an die Auswerteeinheit 10 angebundenes Fahrerassistenzsystem 50 zu übertragen. Das Fahrerassistenzsystem 50 ist wiederum informationstechnisch mit einem Zentraldisplay 55 des Fortbewegungsmittels 80 verbunden, welches in einer Fahrgastzelle des Fortbewegungsmittels 80 angeordnet ist. Das Fahrerassistenzsystem 50 ist eingerichtet, auf Basis des empfangenen Messsignals, welches jeweils aktuelle Ultraschallrauschpegelwerte repräsentiert, im Zentraldisplay 55 eine visuelle Repräsentation der Ultraschallrauschpegelwerte zu erzeugen, wodurch einem Fahrer des Fortbewegungsmittels 80 eine Information über eine Höhe eines aktuellen Ultraschallrauschpegelwertes zur Verfügung gestellt werden kann. 1 shows a schematic overview of a first embodiment of a sensor arrangement according to the invention in connection with a means of locomotion 80 . The sensor arrangement comprises an ultrasonic sensor 20th , which is in the area of a lower wishbone of a wheel suspension 35 of a wheel 30th of the means of transport 80 in the area of the unsprung mass of the vehicle 80 is arranged. The ultrasonic sensor 20th is so on the means of transportation 80 aligned that its major axis 25th a contact surface 45 of the wheel 30th with a lane 40 cuts. This is how the ultrasonic sensor works 20th established by the contact of the wheel 30th with the road surface 40 generated driving noises of the means of locomotion 80 and to convert it into an analog measurement signal. The analog measurement signal is then fed into the ultrasonic sensor 20th integrated A / D converter converted into a digital measurement signal. The sensor arrangement also includes an evaluation unit 10 which here is a microcontroller and which via a data input 12 and a data output 14th disposes. By means of data entry 12 is the evaluation unit 10 via a CAN bus system of the means of transport 80 information technology with the ultrasonic sensor 20th connected. This is how the evaluation unit is 10 set that up by the ultrasonic sensor 20th Digital measurement signal generated by the ultrasonic sensor via the CAN bus system 20th to recieve. The evaluation unit is also via the CAN bus system 10 information technology with an acceleration sensor 60 connected, which is near the ultrasonic sensor 20th also on the lower wishbone of the wheel suspension 35 is arranged. The accelerometer 60 is set up in particular by driving the means of locomotion 80 to record the vibrations caused on the lower wishbone and to send a digital signal representing these vibrations to the evaluation unit 10 transferred to. The evaluation unit 10 is based on the signal from the acceleration sensor 60 able to influence the vibrations described above on the measurement signal of the ultrasonic sensor 20th to compensate as much as possible. The evaluation unit 10 is also in connection with the data output 14th able to process the measurement signal of the ultrasonic sensor processed in this way 20th to an information technology to the evaluation unit 10 connected driver assistance system 50 transferred to. The driver assistance system 50 is in turn information technology with a central display 55 of the means of transport 80 connected, which in a passenger compartment of the vehicle 80 is arranged. The driver assistance system 50 is set up on the basis of the received measurement signal, which represents current ultrasonic noise level values, in the central display 55 generate a visual representation of the ultrasonic noise level values, thereby providing a driver of the vehicle 80 information about the magnitude of a current ultrasonic noise level value can be made available.

2 zeigt eine schematische Übersicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen der in 1 beschriebenen ersten Ausführungsform und der hier beschriebenen zweiten Ausführungsform der Sensoranordnung sollen zur Vermeidung von Wiederholungen hier nur Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen beschrieben werden. In der zweiten Ausführungsform ist der Ultraschallsensor 20 im Bereich eines oberen Querlenkers der Radaufhängung 35 des Fortbewegungsmittels 80 angeordnet. Eine Ausrichtung des Ultraschallsensors 20 erfolgt ähnlich zur ersten Ausführungsform, aufgrund einer hier vorhandenen höheren Anordnungsposition weist der Ultraschallsensor 20 hier aber einen steileren Winkel bezüglich der Fahrbahnoberfläche 40 auf. Auf diese Weise kann in dieser Ausführungsform zusätzlich eine Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche 40 durch Aussenden und Empfangen eines Anregungssignals des Ultraschallsensors 20 erfasst werden. Der in 1 beschriebene Beschleunigungssensor ist hier nicht vorgesehen. Die Auswerteeinheit 10 ist in dieser Ausführungsform zusätzlich in der Lage, auf Basis des Messsignals des Ultraschallsensors 20 einen Straßenzustand und einen Reifenzustand des Rades 30 zu ermitteln. Ein Ergebnis des Ermittelns wird in Form eines Datenpakets an das Fahrerassistenzsystem 50 übertragen, welches hier zusätzlich eingerichtet ist, die im Datenpaket enthaltenen Informationen über den Straßenzustand und Reifenzustand im Display 55 auszugeben. 2 shows a schematic overview of a second embodiment of a sensor arrangement according to the invention in connection with a means of locomotion 80 . Because of the similarities between the in 1 The first embodiment described and the second embodiment of the sensor arrangement described here are only intended to describe differences between the two embodiments to avoid repetition. In the second embodiment, the ultrasonic sensor is 20th in the area of an upper wishbone of the wheel suspension 35 of the means of transport 80 arranged. An alignment of the ultrasonic sensor 20th takes place similarly to the first embodiment, due to a higher arrangement position present here, the ultrasonic sensor points 20th but here a steeper angle with respect to the road surface 40 on. In this way, a condition of the road surface can also be used in this embodiment 40 by sending and receiving an excitation signal from the ultrasonic sensor 20th are recorded. The in 1 The acceleration sensor described is not provided here. The evaluation unit 10 is also able in this embodiment, based on the measurement signal of the ultrasonic sensor 20th a road condition and a tire condition of the wheel 30th to determine. A result of the determination is sent to the driver assistance system in the form of a data packet 50 transmitted, which is also set up here, the information contained in the data packet about the road condition and tire condition in the display 55 to spend.

3 zeigt ein Beispiel für eine Verwendung eines Ausgangssignals einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung in Verbindung mit einem Display 55 eines Fortbewegungsmittels. Das Display 55 ist informationstechnisch mit einer Auswerteeinheit 10 verbunden, welche eingerichtet ist, über eine Mehrzahl von Dateneingängen 12 eine Mehrzahl von Messsignalen einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren 20a, 20b, 20c und 20d zu empfangen. Die Ultraschallsensoren 20a, 20b, 20c und 20d sind im Bereich jeweiliger (nicht gezeigter) Radaufhängungen des Fortbewegungsmittels angeordnet. Die Messsignale repräsentieren somit jeweilige im Bereich der Radaufhängungen erfasste Ultraschallsignale. Diese werden in Form von Ultraschallrauschpegelwerten in der Auswerteeinheit 10 ausgewertet und in eine visuelle Repräsentation der Ultraschallrauschpegel umgewandelt, welche im Display 55 zur Anzeige gebracht wird. Zu diesem Zweck stellt die Auswerteeinheit 10 im Display 55 ein Fortbewegungsmittel dar, dessen Räder mit kreisförmig ausgebildeten Rauschpegelindikatoren 90, 92, 93, 94 versehen sind. Die Rauschpegelindikatoren 90, 92, 93, 94 werden in Übereinstimmung mit einer jeweiligen Höhe der jeweils korrespondierenden Ultraschallrauschpegelwerte in ihrer Größe angepasst. Hohe Rauschpegelwerte werden hier in Form großer Kreise und kleine Rauschpegelwerte in Form kleiner Kreise dargestellt. 3 shows an example of the use of an output signal of a sensor arrangement according to the invention in connection with a display 55 a means of transportation. the display 55 is IT with an evaluation unit 10 connected, which is set up via a Multiple data inputs 12 a plurality of measurement signals from a plurality of ultrasonic sensors 20a , 20b , 20c and 20d to recieve. The ultrasonic sensors 20a , 20b , 20c and 20d are arranged in the area of respective (not shown) wheel suspensions of the means of locomotion. The measurement signals thus represent the respective ultrasonic signals detected in the area of the wheel suspensions. These are in the form of ultrasonic noise level values in the evaluation unit 10 evaluated and converted into a visual representation of the ultrasonic noise level, which is shown in the display 55 is brought to the display. For this purpose, the evaluation unit 10 in the display 55 represents a means of locomotion, the wheels of which have circular noise level indicators 90 , 92 , 93 , 94 are provided. The noise level indicators 90 , 92 , 93 , 94 are adjusted in their size in accordance with a respective height of the respective corresponding ultrasonic noise level values. High noise level values are shown here in the form of large circles and small noise level values in the form of small circles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims

Sensor arrangement for detecting an ultrasonic signal in the area of a wheel (30) of a means of locomotion (80) comprising: • an ultrasonic sensor (20), and • an evaluation unit (10) comprising a data input (12) and a data output (14), wherein • the ultrasonic sensor (20) is set up, ◯ to be arranged in the area of a wheel suspension (35) of the means of locomotion (80) transversely to the direction of travel of the means of locomotion (80) that a main axis (25) of the ultrasonic sensor (20) is essentially in the direction of a contact surface (45) of the wheel (30 ) is aligned with a road surface (40), and ◯ to record ultrasonic signals from the area of the contact surface (45) between the wheel (30) and the road surface (40), • the evaluation unit (10) is set up, o to receive ultrasonic signals recorded by the ultrasonic sensor (20) in connection with the data input (12) in the form of a measurement signal, ◯ process the measurement signal, and ◯ to use a result of the processing of the measurement signal in the means of locomotion (80) in connection with the data output (14).

Sensor arrangement according to Claim 1 , wherein the ultrasonic sensor (30) is set up, • arranged outside a main splash water area of the wheel (30) or outside a wheel arch area of the means of transport (80), and / or • in an area of a sprung or unsprung mass of the means of transport (80) will.

Sensor arrangement according to Claim 2 further comprising an acceleration sensor (60), wherein • the acceleration sensor (60) is configured to be arranged in the area of the unsprung mass in the vicinity of the ultrasonic sensor (20), and • the evaluation unit (10) is additionally configured to transmit a signal from the acceleration sensor ( 60) and to take the signal into account when processing the measurement signal of the ultrasonic sensor (20).

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (10) is set up to determine a road condition and / or a tire condition of the wheel (30) and / or information about a current height of the means of transport (80) in the course of processing the measurement signal .

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the ultrasonic sensor (20) is set up to detect ultrasonic signals which • are essentially only generated by the road contact of the wheel (30) while the means of locomotion (80) is traveling, and / or • represent essentially only ultrasonic echoes reflected by the road surface (40) and / or by the wheel (30) of a previously transmitted excitation signal of the ultrasonic sensor (30).

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the sensor arrangement is set up • a measurement repetition rate of the ultrasonic sensor (20), and / or • to adapt an amplitude and / or a duration of an excitation signal emitted by the ultrasonic sensor (20) as a function of a distance between the ultrasonic sensor (20) and the contact surface (45) of the wheel (30) with the road surface (40).

Sensor arrangement according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (10) is further set up to determine a malfunction of the ultrasonic sensor (20) by comparing the measurement signal with a predefined reference signal.

Means of locomotion (80) comprising: • a sensor arrangement according to one of the preceding claims, • a chassis, • a chassis, • a body, and • a plurality of wheels (30), wherein • one or more ultrasonic sensors (30) of the sensor arrangement are set up to be arranged transversely to the direction of travel of the means of locomotion (80) on the chassis or on the chassis or on the body (70) of the means of locomotion (80) that respective main axes (25) of the respective ultrasonic sensors (20) are aligned essentially in the direction of a contact surface (45) of a respective wheel (30) of the plurality of wheels (30) with a road surface (40).

Means of transport (80) according to Claim 8 further comprising an output unit (55), wherein the output unit (55) is set up to output a result of a processing by an evaluation unit (10) of the sensor arrangement in the means of transport (80), the result of the processing representing respective noise level values which are caused by the Ultrasonic sensors (20) of the sensor arrangement are generated when an ultrasonic signal is detected.

Means of transport (80) according to Claim 9 , wherein the evaluation unit (10) is set up to inform a driver of the means of locomotion (80) when a predefined threshold value is exceeded by respective noise level values an optical and / or haptic and / or acoustic indication in the means of locomotion (80) about the exceedance.